peltier 소자의 결과

전류를 흘려주면 전도성 물질 여러 층의 양끝에 온도차이가 지속되는 현상이 발생하는데, 이를 펠티에 효과라고 합니다. 프랑스의 물리학자 장 펠티에(Jean Charles Athanase Peltier)가 1834년에 발견해 1900년대 초에 이론적으로 확립됐습니다.

이 효과를 이용한 물건이 바로 펠티어 소자(Peltier element) 혹은 열전소자. 저온 냉각을 필요로 하는 반대편의 고온부분을 강제 냉각시키면 저온부의 열이 고온쪽으로 전달되는 것입니다. 제벡 효과에 의해 한쪽이 차가워지면 다른쪽은 뜨거워집니다. 뜨거워지는 면을 잘 냉각시켜야 효율이 좋아지며, 과열되면 효율이 떨어지다가 급기야 소자가 파괴되거나, 열 역전 현상이 일어나 저온부와 고온부가 뒤바뀔 수도 있습니다.

peltier 소자의 응용

소음이 없으며 가격도 싸기 때문에 소형 가전에 유용하게 쓰인다. 일반인도 구매해서 쓸 수 있으니 필요한거 같으면 찾아보자. 가로 세로 4cm의 소자가 4,000원 정도 합니다.

이 효과를 이용하면 초소형 에어컨을 만들 수 있습니다. 다만 아직은 낮은 효율로 인해 시험 단계. 러시아군의 T-90의 일부 차량에도 시험적으로 사용되고 있습니다.

군사용으로 생각보다 오래 전부터 사용되어 왔는데, AIM-9 초기형의 시커 냉각을 위해 이게 도입되기도 하였습니다.

컴퓨터의 CPU 냉각용으로는 초기 펜티엄 프로세서 시기에 '아이스 쿨러'라는 상품명으로 장착되어 판매된 바 있습니다.

2015년에는 탁상용 소형 제습기들에 많이 사용되었습니다. 흡기구는 열을 퍼내는 방열판을 대고. 배기구는 열을 뺏는 부분으로 하여, 간단하게 제습의 기능이 가능합니다. 다만 펠티어 소자를 쓴 제습기는 일반 압축기를 쓴 제습기에 비해 제습용량이 매우 낮습니다. 실제로 이러한 제품들은 크기가 매우 컴팩트하여 방 혹은 책상 위에서 사용하는 것을 장점으로 내세웠지만 전기는 컴프레서에 버금가게 소비하면서 효과는 엉망인 것으로 악명이 높았습니다.

자동차의 냉동 컵홀더에도 이것이 쓰입니다.

생명과학 쪽에선 중합 효소 연쇄 반응기계에 사용하기도 했습니다. 온도를 빨리 올리는 거야 용량 큰 히터면 되지만 재빨리 내리는 데는 이게 필요하니까, 그냥 가열, 냉각을 다 이걸로 했습니다.

발전 목적으로도 쓸 수 있습니다. 체열과 기온의 차이에서 조그만 건전지를 간신히 충전할 만한 전력을 얻는 것부터, 보통 화력 발전소보다 더 뜨겁게 달군 유체를 터빈을 돌리기 이전에 통과시켜 전력을 생산해내는 것까지 있습니다. 열 자체에서 전기를 뽑아내야 해당합니다. 원자력 전지도 이런 원리를 이용해서 전기를 뽑아냅니다. 방사성 동위원소에서 발생하는 열을 이용하는 것. 또한 이 소자를 이용하여 태양열 발전을 하는 것도 연구중에 있습니다. 효율은 태양전지보다 떨어지지만(이론상 최대 효율 15%) 값싼 금속 재료만으로 만들 수 있기 때문에 상용화시 발전량 대비 비용은 기존 태양전지보다 우수할 것이라고 합니다. 또한 이를 태양전지에 결합하여 태양광 발전의 폐열로 한번 더 전력을 만드는 방식도 연구중에 있습니다.

2022년, 포스코의 경우 뜨거운 쇳물을 운반하면서 생기는 열을 열전소자로 전기로 바꾸어 조명에 사용하기로 합니다.